Цифровая фотография

Цифрова́я фотогра́фия — технология фотографии, в которой неподвижное изображение сохраняется в форме цифровых данных, представленных в двоичном коде. Источником цифровых изображений могут служить как цифровой фотоаппарат, так и сканер, однако цифровой фотографией принято считать только полученную с цифровой камеры или цифрового задника. Готовый цифровой снимок представляет собой набор невидимых данных, которые могут быть переведены в видимую форму при отображении на дисплее или с помощью печати принтером. Главное преимущество цифровой фотографии перед аналоговой — полное отсутствие накопления искажений при трансформации, передаче или копировании изображений.

Поскольку все действия с цифровыми изображениями производится с помощью вычислительной техники, цифровая фотография относится к области информационных технологий. Преимущества цифровой фотографии в скорости и качестве изображения в начале XXI века привели к вытеснению химической фотографии из большинства сфер. Остающиеся приверженцы фотоплёнки в своём большинстве используют её как первичный носитель информации, используя цифровые копии отсканированных негативов. Кроме того, появление встроенных в сотовые телефоны и карманные компьютеры цифровых миниатюрных фотоаппаратов сделало фотографию общедоступной.

Фотосенсор

Идея бесплёночной электронной фотографии появилась одновременно с распространением телевидения. Однако, громоздкость передающих трубок и низкое качество их изображения служили препятствием для развития технологии. Первые электронные видеофотоаппараты появились сразу после начала выпуска компактных полупроводниковых ПЗС-матриц, разрабатывавшихся для телевизионных камер^[1]. Аналоговый способ хранения видеосигнала, сопряжённый с накоплением искажений при перезаписи и передаче, быстро уступил место технологии с преобразованием в цифровые данные. Современные цифровые фотоаппараты используют в качестве фотодатчика как ПЗС, так и КМОП-матрицы.

Размер фотосенсоров и угол изображения

Сравнение размеров матриц цифровых фотокамер и 35-мм плёнки

Размеры матриц большинства цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора.

Формат кадра

В большинстве цифровых фотоаппаратов соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства старых компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). В основном все цифровые зеркальные фотоаппараты с размерами фотосенсоров до 24×36 мм выпускаются с рабочими отрезками фотообъективов зеркальных плёночных фотоаппаратов этого класса, что позволяет использовать старую оптику, рассчитанную на это поле. Это вызвано прежде всего наличием прыгающего зеркала видоискателя, ограничивающего уменьшение рабочего отрезка объектива и автоматически сохраняет возможность применения (преемственность) ранее выпущенных объективов. Применение старой оптики в «цифрозеркалках» с матрицами, размерами меньших 24×36 мм, порой обеспечивают лучшую разрешающую способность объектива по площади кадра в силу неиспользования периферийной части изображения.

Устройство цифрового фотоаппарата

Виды цифровых фотоаппаратов

Цифровые фотоаппараты со встроенной оптикой

Камеры с несъёмной оптикой (объективом), в отличие от компактных конструкций, являются полноразмерными цифровыми камерами, которые снабжены креплениями для установки внешних аксессуаров — фотовспышек, светофильтров и т. д. Они предназначены главным образом для семейного пользования, туризма, альпинизма и специальных аэросъемок и «фотоохоты». Применение фотосенсоров малых размеров позволяет создавать фотокамеры с фотообъективами, работающие с широким диапазоном зумирования — зумом, с оптическим стабилизатором, при этом с относительно малыми габаритами и весом. Встроенная оптика обеспечивает более высокую герметичность от попадания пыли и влаги. Являясь не зеркальными цифровыми фотоаппаратами они как правило могут работать в режиме видео.

Однако, применяемая фототехника с фотосенсорами малых размеров не рассчитаны для использования её в области изобразительного искусства из-за высокого уровня аберраций, низкой фотографической широты и разрешения. (Как правило применяются фотосенсоры — 1/2,5"). Кроме того, оптическая система при этом не может обеспечить требуемую глубину резкости. //Как раз с глубиной резкости в этом случае все наоборот))//

Камеры с несъёмной оптикой обычно имеют ЖК-экран или электронный видоискатель (окуляр с ЭЛТ или ЖК-экраном), что не может сравниться с зеркальным видоискателем для работы в области, например, портретной съемки, макросъемки и др.

Зеркальные фотокамеры

Принципиальная схема зеркального фотоаппарата

Цифровые зеркальные камеры (англ. DSLR) являются аналогом плёночных зеркальных камер и имеют сопоставимые размеры (меньшие за счёт отсутствия фильмового канала).

Своё название зеркальная камера получила благодаря зеркальному видоискателю (англ. TTL, Through The Lens), с помощью которого фотограф имеет возможность визировать сцену через объектив фотоаппарата.

Среднеформатные и прочие профессиональные цифровые камеры

Выпускаются также цифровые камеры бо́льших форматов, предназначенные для профессионального использования. Среди них есть как специализированные, например панорамные камеры, так и камеры больших стандартных форматов, например среднеформатные.

Для стандартных форматов, вместо полностью цифровых камер также с успехом применяются цифровые «задники».

Цифровые задники

Цифровой задник Kodak DCS420

Цифровые «задники» (англ. Digital Camera Back) применяются для переоборудования плёночных фотоаппаратов (обычно дорогих профессиональных зеркальных камер с наработанным набором сменных объективов). Они представляют собой устройства, содержащие светочувствительную матрицу или подвижный линейный сканер, процессор, память и интерфейс с компьютером. Цифровой задник устанавливают на фотоаппарат вместо кассеты с плёнкой. В некоторых случаях размер матрицы делают меньше размера кадра (например, 12×12 мм вместо 24×36 мм у «задника» Филипс (1990 г.)

Современные (2008 г.) матричные цифровые задники содержат до 416 миллионов RGB-пикселей (Better Light Super10K-HS); переделанные таким образом камеры могут использоваться и как плёночные^[2].

Параметры цифрового фотоаппарата

Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:

Тип фотосенсоров
Габариты фотосенсоров
Электронная схема считывания и оцифровки аналогового сигнала АЦП
Алгоритм обработки и формат файлов, применяемый для сохранения оцифрованных данных
Разрешение матрицы в Мпикс (количество пикселей)

Количество и размер пикселей матрицы

В цифровых фотокамерах число физических пикселей является основным маркетинговым параметром и бывает от 0.1 (у веб-камер и встроенных камер) — до ~42 Мпикс. (У некоторых задников — до 420 Мпикс). В цифровых видеокамерах — до 6 Мпикс. Размеры пиксела в больших фотосенсорах составляют ~6-9 мкм, в малых — меньше ~6 мкм.

Видоискатели

Прямой видоискатель
- Стеклянный глазок
- Светоделитель
- Электронный видоискатель EVF
- Шарнирное зеркало (Зеркальный видоискатель)
ЖК видоискатель

^[3]

Форматы файлов

JPEG
TIFF (в большинстве цифровых аппаратов применяется 8-bit TIFF, что не даёт выигрыша в глубине цвета)
Raw — «сырой» набор оцифрованных данных с матрицы
DNG от англ. Digital NeGative — «цифровой негатив», унифицированный RAW формат.

К изображениям дописывается дополнительная информация о параметрах съёмки в формате метаданных (например EXIF).

Битовая глубина цвета

цвет

Носители данных

Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:

Secure Digital (SD)
CompactFlash (CF-I, CF-II или Microdrive)
Memory Stick (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)
Multimedia Card (MMC)
SmartMedia
xD-Picture Card (xD)

Наиболее распространённым на сегодня (2014 г.) типом карт памяти является Secure Digital. Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы — USB и IEEE 1394 (FireWire). Ранее использовалось подключение через последовательный COM-порт. Некоторые фотоаппараты кроме слотов для карт памяти имеют встроенную память.

Достоинства и недостатки цифровой фотографии

Основные преимущества цифровой фотографии

Оперативность процесса съёмки и получения конечного результата.
Огромный ресурс количества снимков.
Большие возможности выбора режимов съёмки.
Простота создания панорам и спецэффектов.
Совмещение функций в одном устройстве, в частности, видеосъёмка в цифровых фотоаппаратах и, наоборот, фоторежим в видеокамерах.
Уменьшение габаритов и веса фотоаппаратуры.
Возможность предпросмотра результата.

Основные недостатки цифровой фотографии

Пикселизация, регулярная структура матрицы и фильтр Байера порождают принципиально другой характер шумов изображения, нежели аналоговые фотографические процессы. Это приводит к восприятию изображения, особенно полученного на пределе возможностей камеры, как более искусственного, не «природного».
Ещё одной проблемой является уменьшение разрешающей способности фотосенсора главным образом в зависимости от его габаритов. В малых фотосенсорах, где высока плотность пикселей, имеет место смешивания зон генерации носителей (внутреннего фотоэффекта) из-за плотной упаковки их и др.^[4]
Принципиальные трудности доказательства аутентичности цифровой фотографии, в связи с самой сутью цифровых технологий копирования файлов и обработки изображений.
Преобладающее большинство матриц имеют небольшую фотографическую широту, что не позволяет без потери деталей снимать сюжеты с большим диапазоном яркости.

Искусство цифровой фотографии

Искусство цифровой фотографии — категория творческих практик, связанных с созданием, редактированием, трансформацией и представлением цифровых изображений в качестве авторских произведений. Цифровая фотография может быть представлена как самостоятельное визуальное произведение (фотоснимок, фотопринт, фотолайтбокс), но может включаться в качестве компонента в более крупные формы, например инсталляции, перформансы, компьютерные художественное программы и базы данных, Интернет-проекты в современном искусстве.

Термин «цифровая фотография» позволяет дифференцировать изображения, созданные с помощью процесса цифрового фотографирования и/или компьютерного редактирования, от изображений, полученных в результате съёмки плёночной аналоговой фотокамерой^[5].

Наряду с применением в бытовых и массовых практиках, цифровая фотография быстро привлекла внимание профессиональных фотографов и художников. Начиная с конца 1980-х годов они создают выразительные цифровые фотопроизведения, в которых рассуждают о важных вопросах современности, эстетизируют окружающую действительность, рефлексируют на тему дематериализации образа в эпоху цифровой культуры. В работах таких мастеров фотографии, как Инез ван Ламсверде, Патриция Пиччинини, Нэнси Бёрсон, Энтони Азиз и Сэмми Качер, цифровой образ предстаёт как изменчивый, нестабильный, пугающий. Другие, напротив, приветствуют дематериализацию фотообраза, видя в потере прямой связи образа и реальности новые возможности для творчества художника (Дж. Уолл, А. Гурски и пр.) или основания для переопределения того, что всегда считалось искусством (К. Селтер, С. Силтон и др.).

Основные производители цифровых фотоаппаратов

См. также

Примечания

↑ Фотоаппараты, 1984, с. 128.
↑ Хассельблад H3D Архивная копия от 24 июня 2007 на Wayback Machine (англ.)
↑ Теория и практика фотографии (неопр.). Дата обращения: 23 января 2008. Архивировано из оригинала 6 февраля 2008 года.
↑ digital photoscape | Содержание (неопр.). Дата обращения: 20 февраля 2008. Архивировано из оригинала 23 февраля 2008 года.
↑ Fred Ritchin, In Our Own Image. The Coming Revolution in Photography, New York, 1990. William J. Mitchell, The Reconfigured Eye. Visual Truth in the Post-Photographic Era, Cambridge, MA/London, 1992; Martin Lister (ed.), The Photographic Image in Digital Culture, London/New York, 1995.

Литература

Скотт Келби. Цифровая фотография. Том 1, 2-е издание = The Digital Photography Book, Part 1 (2nd Edition). — М.: Вильямс, 2014. — 244 с. — ISBN 978-5-8459-1882-6.
Джули Адэр Кинг. Цифровая фотография для чайников, 7-е издание = Digital Photography For Dummies, 7th Edition. — М.: Диалектика, 2013. — 352 с. — ISBN 978-5-8459-1804-8.
Скотт Келби. Adobe Photoshop CS6: справочник по цифровой фотографии = The Adobe Photoshop CS6 Book for Digital Photographers. — М.: Вильямс, 2013. — 464 с. — ISBN 978-5-8459-1821-5.
Скотт Келби. Цифровая фотография. Том 4 = The Digital Photography Book, Volume 4. — М.: Вильямс, 2013. — 224 с. — ISBN 978-5-8459-1800-0.
Деникин А. А. Цифровая фотография и современное искусство. — М.: Нестор-История, 2016. — 224 с. — ISBN 978-5-4469-0842-4.
М. Я. Шульман. Фотоаппараты / Т. Г. Филатова. — Л.,: «Машиностроение», 1984. — 142 с.
Soutter L. Why Art Photography. — London, New York: Routledge, 2013. — 224 с. — ISBN 978-0415577342.
Wolf S. The Digital Eye: Photographic Art in the Electronic Age. — London: Prestel^[англ.], 2010. — 376 с. — ISBN 978-0415577342.
Stefan Iglhaut/Hubertus von Amelunxen/Alexis Cassel (eds.). Photography after Photography. — Basel/London.: G&B Arts International, 1997. — 308 с. — ISBN 978-9057011016.

Ссылки

Ресурсы о цифровой фотографии на русском языке
Ресурсы о цифровой фотографии на английском языке
Ресурсы о искусстве цифровой фотографии на русском языке
- Росфото
- Традиционная фотография против цифровой

[_f1f47ea11f5046a1-1] Фотоаппараты, 1984, с. 128.

[2] Хассельблад H3D Архивная копия от 24 июня 2007 на Wayback Machine (англ.)

[3] Теория и практика фотографии (неопр.). Дата обращения: 23 января 2008. Архивировано из оригинала 6 февраля 2008 года.

[4] tal photoscape | Содержание (неопр.). Дата обращения: 20 февраля 2008. Архивировано из оригинала 23 февраля 2008 года.

[5] Fred Ritchin, In Our Own Image. The Coming Revolution in Photography, New York, 1990. William J. Mitchell, The Reconfigured Eye. Visual Truth in the Post-Photographic Era, Cambridge, MA/London, 1992; Martin Lister (ed.), The Photographic Image in Digital Culture, London/New York, 1995.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]